输入输出接口技术ok资料

1第8章输入输出接口2主要内容基本输入输出接口的特点简单接口芯片的应用两种可编程数字接口芯片的应用工业闭环控制系统概述模拟量输入输出接口芯片的功能及应用3§8.1简单数字接口电路掌握：接口电路的分类及特点；两类简单接口芯片的应用4一、接口电路的基本构成CPU数据状态控制外设I/O接口：5接口的基本构成数据线控制线状态线DBCBAB数据输入寄存器(or三态门)数据输出寄存器(锁存器)状态寄存器(or三态门)命令寄存器译码电路控制逻辑6接口的基本构成数据输入/输出寄存器——暂存输入/输出的数据命令寄存器——存放控制命令，用来设定接口功能、工作参数和工作方式。状态寄存器——保存外设当前状态，以供CPU读取。7外设接口输入接口输出接口并行接口串行接口数字接口模拟接口8输入输出接口的特点输入接口：要求对数据具有控制能力（常用三态门实现）输出接口：要求对数据具有锁存能力（常用锁存器实现）9二、基本输入接口三态门接口：高电平、低电平、高阻态10三态门的工作波形：A0~A15IOR译码输出D0~D7开关状态地址有效1174LS244接口含8个三态门的集成电路芯片不具备数据的保存能力在外设具有数据保持能力时用来输入接口P341图12三态门接口应用例利用三态门作为输入接口（接口地址380H）接到地址范围为70000H----71FFFH的EEPROM芯片的READY/BUSY端，当三态门输出高电平时，可向98C64A写入一个字节数据，输出低电平时则不能写入。试画芯片与系统的连接图13三态门接口应用例D0~D7A0A12•••WEOEREADY/BUSY•••A0A12MEMWMEMR高位地址信号D0~D7D0380HCE译码IORA0~A12译码14锁存器接口通常由D触发器构成；特点：具有对数据的锁存能力；不具备对数据的控制能力15常用锁存器芯片74LS2738D触发器，不具备数据的控制能力74LS374含有8个带有三态输出的8D触发器，具有对数据的控制能力P343图例16锁存器芯片74LS374D0~D7Q0Q7...OECP译码器D0~D7Q0Q7...OECP译码器做输出口:做输入口:外设自外设17简单I/O接口综合应用例根据开关状态在7段数码管上显示数字或符号设输出接口的地址为F0H设输入接口地址为F1H当开关的状态分别为0000～1111时，在7段数码管上对应显示’0’～’F’18O1I1O2I2O3I3O4I4E1K0～K3+5VGG2AG2BCBA≥174LS244D0Q0|Q1D7Q2Q3Q4CPQ5Q6Q7abcdefgDP7406反相器74LS273Rx8≥174LS138D0～D7IOW#IOR#Y0Y1F0H=0000000011110000F1H=0000000011110001&≥1A7～A4A15～A8A3A2A1A0D0D1D2D3译码器19符号形状7段码.gfedcba符号形状7段码.gfedcba’0’00111111’8’01111111’1’00000110’9’01100111’2’01011011’A’01110111’3’01001111’B’01111100’4’01100110’C’00111001’5’01101101’D’01011110’6’01111101’E’01111001’7’00000111’F’0111000120简单I/O接口综合应用例……Seg7DB3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,67H,77H,7CH,39H,5EH,79H,71H……LEABX,Seg7MOVAH,0GO:INAL,0F1HANDAL,0FHMOVSI,AXMOVAL,［BX+SI］OUT0F0H,ALJMPGO21§8.2可编程数字接口芯片掌握:芯片的引线及内部结构工作方式及工作时序芯片的应用:芯片与系统的连接芯片的初始化编程22一、可编程定时器825316位硬件减法计数器含三个独立定时/计数器最大计数初值为0内部结构框图23主要引线功能连接系统端的主要引线：D0----D7CSRDWRA0，A1A1A000CNT001CNT110CNT211控制寄存器24主要引线功能连接外设端的主要引线：CLK-----------时钟脉冲输入GATE----------门控信号输入OUT------------定时输出25结构特点计数器控制寄存器控制逻辑16位初值寄存器16位计数寄存器存放8位控制命令字26计数启动方式软件启动硬件启动GATE端为高电平置入计数初值后的第2个CLK脉冲的下降沿启动GATE端有一个上升沿对应CLK脉冲的下降沿启动27工作方式方式0方式1软件启动，不自动重复计数。装入初值后输出端变低电平，计数结束输出高电平硬件启动，不自动重复计数装入初值后输出端变高电平，计数开始输出低电平，结束后又变高28工作方式方式2方式3软、硬件启动，自动重复计数装入初值后输出端变高电平，计数到最后一个脉冲时输出低电平软、硬件启动，自动重复计数装入初值后输出端变高电平，输出对称方波29工作方式方式4方式5软件启动，不自动重复计数。装入初值后输出端变高电平，计数结束输出一个CLK宽度的低电平硬件启动，不自动重复计数波形与方式4相同30控制字用于确定各计数器的工作方式格式318253的应用与系统的连接芯片初始化置计数初值编程32与系统的连接示意CLKGATEOUTD0~D7WRRDA1A0CSDBIOWIORA1A0译码器高位地址外部电路825333初始化程序流程写控制字写计数值低8位写计数值高8位写入顺序：可以计数器为单位，也可先写所有计数器控制字，再写入初值348253应用例采用8253作定时/计数器，其接口地址为0120H~0123H。要求计数器0每10ms输出一个CLK脉冲宽的负脉冲；用计数器1产生10KHz的连续方波信号，计数器2在定时5ms后产生输出高电平。输入8253的时钟频率为2MH。画线路连接图，并编写初始化程序。358253应用例计算计数初值：CNT0：10ms/0.5us=20000CNT1：2MHz/10KHz=200CNT2：5ms/0.5us=10000确定控制字：CNT0：方式2，16位计数值CNT1：方式3，低8位计数值CNT2：方式0，16位计数值368253应用例CLK0GATE0OUT1D0~D7WRRDA1A0CSDBIOWIORA1A0译码器8253CLK2GATE1GATE2+5VCLK12MHzOUT0OUT2？378253应用例初始化程序CNT0：MOVDX，0123HMOVAL，34HOUTDX，ALMOVDX，0120HMOVAX，20000OUTDX，ALMOVAL，AHOUTDX，ALCNT1：……CNT2：……38二、并行接口8255特点：含3个独立的8位并行输入/输出端口，各端口均具有数据的控制和锁存能力可通过编程，设置各端口工作在某一确定状态下。39引线连接系统端的主要引线：D0----D7CSRDWRA0，A1REASTA1A000A端口01B端口10C端口11控制寄存器40引线连接外设端的引脚：PA0——PA7PB0——PB7PC0——PC7分别对应A、B、C三个端口41结构A组B组端口A端口C的高4位端口B端口C的低4位428255与系统的连接示意图D0~D7WRRDA1A0CSDBIOWIORA1A0译码器8255A口B口C口D0~D7外设43工作方式基本输入/输出方式（方式0）选通工作方式（方式1）双向传送方式（方式2）44方式0：相当于三个独立的8位简单接口各端口既可设置为输入口，也可设置为输出口，但不能同时实现输入及输出C端口可以是一个8位的简单接口，也可以分为两个独立的4位端口常用于连接简单外设（适于无条件或查询方式）45方式0的应用：常使A端口和B端口作为8位数据的输入或输出口，使C口的某些位作状态输入46方式1利用一组选通控制信号控制A端口和B端口的数据输入输出A口、B口作输入或输出口，C口的部分位用作选通控制信号A口、B口在作为输入和输出时的选通信号不同输入输出47方式1的应用方式1主要用于中断控制方式下的输入输出C口的8位除用作选通信号外，其余位可工作于方式0下，作为输入或输出口48方式2双向输入输出方式-------可以既作为输入口，又作为输出口只有A端口可工作在方式2下49方式2的应用可使A端口作为双向端口所有用于中断控制方式当A口工作于方式2时，B口可工作于方式1（此时C口的所有位都用作选通控制信号的输入输出），也可工作于方式0（此时C口的剩余位也可工作于方式0）50方式控制字及状态字利用软件编程确定3个端口工作于何种方式下；C端口可以按位操作。当其工作于方式0下且作为输出口时，需要对输出线设置初始状态（即初始化）。51方式控制字与状态字格式控制字--------确定3个端口的工作方式状态字--------确定C口某一位的初始状态528255芯片的应用芯片与系统的连接芯片的初始化相应的控制程序例7-3538255应用例2：利用8255实现开关检测和继电器控制电路；当开关K闭合时，使8个继电器通电动作；系统每隔100ms检测一次开关状态，实现相应的控制；初始状态下继电器都不动作。54题目分析采用中断控制方式（每100ms中断一次）使8255的A端口和B端口均工作于方式08253计数器0和计数器1均工作于方式3，利用OUT0的输出作为计数器1的时钟信号，使OUT0输出频率为2KHz，OUT1输出频率为10Hz。用OUT1信号作为中断源。8253两个计数器的计数初值分别为：CNT0：2MHz/2KHz=1000CNT1：100ms/0.5ms=20055CSA0A1WRRDDBPA0PA7•••PB0PB7•••+5VVccK继电器×8384H~387H388H~38BHCSA0A1OUT1CLK12MHz时钟脉冲CLK0OUT0•••INTR(每秒10次)82558253D0-D7IOR#IOW#A1A0RQR568255的初始化程序MOVDX，387HMOVAL，82H;10000010OUTDX，ALXORAL，AL;所有继电器均断电MOVDX，384HOUTDX，AL578253的初始化程序初始化命令字：MOVDX，38BHMOVAL，36HOUTDX，ALMOVAL，56HOUTDX，AL置计数初值：MOVDX，388HMOVAX，2000OUTDX，ALMOVAL，AHOUTDX，ALMOVDX，389HMOVAL，200OUTDX，AL588255的中断服务程序(主程序及中断初始化部分略)……MOVDX，385H;PB口输入开关状态WAIT0：INAL，DXANDAL，1;K闭合否？JNZWAIT0MOVDX，384H;PA口控制继电器MOVAL，0FFH;所有继电器动作OUTDX，AL……59数字接口电路部分作业：8.18.38.58.78.108.11*60§8.3模拟量输入输出接口主要内容：模拟量输入输出通道的组成D/A转换器的工作原理、连接及编程A/D转换器的工作原理、连接及编程61一、模拟量输入输出通道模拟量的输入通道：将工业现场的模拟信号或非电的物理信号转换为计算机的标准输入信号——数据采集模拟量的输出通道将计算机输出的数字信号转换为模拟量以驱动生产现场的执行器件——过程控制62模拟量I/O通道的组成：模拟接口电路的任务模拟电路的任务0010110110101100工业生产过程传感器放大滤波多路转换&采样保持A/D转换放大驱动D/A转换输出接口微型计算机执行机构输入接口物理量变换信号处理信号变换I/O接口输入通道输出通道63模拟量I/O接口模拟量D/A传感器执行元件A/D数字量数字量模拟量模拟量输入(数据采集)模拟量输出(过程控制)计算机64二、数/模（D/